ВЗРЫВНОЕ ДЕЛО ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ И
advertisement
ВЗРЫВНОЕ ДЕЛО ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ И ВЗРЫВНЫХ ПРОЦЕССОВ 2 ВЗРЫВНОЕ ДЕЛО ТЕМА ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ И ВЗРЫВНЫХ ПРОЦЕССОВ Методическая разработка 3 СОДЕРЖАНИЕ Введение ................................................................................................................... 4 Глава первая Общие сведения о взрыве .................................................... 5 Глава вторая Виды взрывного превращения ............................................. 8 Глава третья Глава четвертая Классификация взрывчатых веществ ............................... 10 Характеристики и свойства взрывчатых веществ ........... 13 4.1 Инициирующие взрывчатые вещества (ивв) ................................................ 18 4.2 Бризантные взрывчатые вещества ................................................................. 23 Список литературы ............................................................................................... 31 4 ВВЕДЕНИЕ Взрыв, в широком смысле этого слова, представляет собой процесс весьма быстрого физического, химического или ядерного превращения вещества, сопровождающийся переходом её потенциальной энергии в кинетическую. Работа взрыва совершается в результате быстрого расширения газов (продуктов взрыва), независимо от того, существовали ли они до или образовались во время взрыва. Самым существенным признаком взрыва является мгновенное образование области высокого давления, последующее ее расширение и вовлечение окружающей среды в движение. Взрывные работы входят в состав основных мероприятий инженерного обеспечения боевых действий войск, выполняемых частями и подразделениями инженерных войск. Взрывные работы ведутся: при устройстве заграждений и проделывании в них проходов; при фортификационном оборудовании позиций и районов расположения войск в мерзлых грунтах и скальных породах; при разрушение объектов, зданий и сооружений; при уничтожении взрывоопасных предметов; при устройстве майн для оборудования переправ на замерзших водных преградах; при защите мостов и гидротехнических сооружений во время ледохода; при ликвидации последствий аварий и катастроф. Взрывные работы выполняются по приказам командиров и под руководством назначенных ими офицеров, прапорщиков, сержантов – руководителей взрывных работ. 5 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЗРЫВЕ Взрыв — физический или химический быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объёме (по сравнению с количеством выделяющейся энергии), приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду и высокоскоростному расширению газов. При химическом взрыве, кроме газов, могут образовываться и твёрдые высокодисперсные частицы, взвесь которых называют продуктами взрыва. Взрывы классифицируют по происхождению выделившейся энергии на: • химические; • физические; • взрывы ёмкостей под давлением (баллоны, паровые котлы); • взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости; • взрывы при сбросе давления в перегретых жидкостях; • взрывы при смешении двух жидкостей, температура одной из которых намного превышает температуру кипения другой; • кинетические (падение метеоритов); • ядерные; • электрические (например при грозе). Взрывы, вызванные химическими превращениями, присущи особой группе химических соединений и их смесей - взрывчатым веществам (ВВ). Взрывчатыми называются химические вещества или смеси веществ, способные под влиянием определенных внешних воздействий к быстрой самораспространяющейся химической реакции с выделением большого количества тепла и газообразных продуктов. Химическое превращение может быть взрывным тогда, когда реакция экзотермична, протекает со скоростью, выше скорости звука в ВВ и сопровождается образованием газов. Только одновременное присутствие этих трех факторов придают химической реакции характер взрыва. 6 Экзотермичность процесса. взрывное превращение должно быть самораспространяющимся. очевидно, что самораспространяющийся процесс должен идти с выделением тепла, т.е. быть экзотермическим. за счет выделившегося тепла газообразные продукты реакции разогреваются до нескольких тысяч градусов, что приводит к еще большему повышению давления в области реакции. при расширении газов и совершается работа по перемещению окружающей среды. чем больше выделится тепла, тем сильнее будут сжаты продукты взрыва, тем значительнее разрушительное действие взрыва. Теплота реакции или удельная энергия взрывного превращения характеризует общий запас энергии 1 кг данного ВВ, который может быть реализован при взрыве и является важнейшей характеристикой взрывчатого вещества. Для современных ВВ удельная энергия взрывного превращения достигает 4,0...7,2 мДж/кг (900...1800 ккал/кг). Сверхзвуковая скорость процесса является наиболее характерным признаком взрыва. Переход ВВ к конечным продуктам взрыва (ПВ) происходит за стотысячные или даже миллионные доли секунды. Поэтому энергия взрыва выделяется в объёме, который соизмерим или равен объёму заряда. Высокая скорость реакции приводит к высокой объёмной плотности энергии. Ориентировочные расчёты показывают, что объёмная плотность энергии при взрыве заряда ВВ на два порядка и более превосходит таковую при обычном горении. Этим обусловлена большая мощность взрыва и высокая его разрушительная способность. Начальное давление в продуктах взрыва равно Р0 Рд 2 (1.1) где: Рд – давление на фронте детонационной волны. Особенно большая плотность энергии достигается при взрыве конденсированных ВВ (твердых или жидких). Объясняется это тем, что удельный объем конденсированных ВВ в тысячу раз меньше удельного 7 объема газообразных и, следовательно, объем заряда конденсированного ВВ в тысячи раз меньше объема газообразного заряда такой же мощности. Газообразование. Высокое давление, возникающее при взрыве, и обусловленный им разрушающий эффект, не могли бы быть достигнуты, если бы химическая реакция не сопровождалась выделением достаточно большого количества газообразных продуктов. Современные взрывчатые вещества в процессе взрывного превращения выделяют 600…900 л/кг газообразных продуктов. 8 2. ВИДЫ ВЗРЫВНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ Классификация взрывных процессов. Взрывные процессы могут сильно отличаться друг от друга, как по своим внешним признакам, так и по существу. В зависимости от условий возбуждения, природы ВВ и ряда других причин взрывное превращение может протекать в виде горения, взрыва и детонации. Горение отличается от взрыва сравнительно малой (дозвуковой) скоростью распространения фронта реакции (от миллиметров до нескольких метров в секунду). При этом скорость горения зависит от внешнего давления. С увеличением последнего скорость горения, как правило, увеличивается. Поэтому в замкнутом и полузамкнутом пространстве горение более энергично, чем на открытом воздухе. При горении поток газообразных продуктов направлен в сторону, противоположную распространению фронта горения, а давление растет плавно и не так сильно, как при взрыве. Однако скорость горения не превосходит скорости звука во взрывчатом веществе. В зависимости от внешних воздействий горение может быть устойчивым и протекать с постоянной скоростью, переходить во взрыв или затухать совсем. Для порохов горение является основным видом взрывного превращения. Работа, совершаемая продуктами горения, выражается в метании тел или сообщении им скорости. Взрыв - процесс, распространяющийся по массе ВВ со скоростью, превышающей скорость звука в нем. Причем сам процесс неустойчив, а его скорость меняется под влиянием самых различных факторов. Поэтому взрывной - процесс переходный: при увеличении его скорости взрыв может перейти в детонацию, а при уменьшении – в горение. При взрыве по заряду ВВ пробегает ударная волна, на фронте которой слой ВВ мгновенно сжимается и в результате этого в нем начинаются реакции распада молекул исходного ВВ и образование молекул новых веществ. Химическая реакция, в процессе которой и выделяется энергия, завершается на некотором удалении от фронта ударной волны. 9 В момент прохождения ударной волны частицы ВВ перемещаются в направлении движения ее фронта, а по окончании химической реакции – в окружающую заряд среду. Такой характер взрыва обуславливает и совершенно отличную от горения форму воздействия на среду. Взрыв производит разрушение, дробление окружающей плотной среды или предметов и их перемещение в пространстве. Детонация – это взрыв, распространяющийся по заряду ВВ с постоянной и максимально возможной для данных условий скоростью. Она характеризуется теми же признаками, что и взрыв. Отличием детонации от взрыва является постоянная и максимально возможная для данного вида ВВ скорость. Детонация - наиболее совершенная (с точки зрения энерговыделения) и стационарная форма взрыва. Горение, взрыв и детонация отличаются по характеру своего распространения. При горении передача энергии от слоя к слою вещества осуществляется путем теплопередачи и массообмена, а при взрыве и детонации - ударной волной. 10 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ Для удобства изучения и практического применения все ВВ делят на сходные по каким-либо свойствам группы (классы). По своему практическому применению ВВ делят на четыре группы: 1. инициирующие ВВ; 2. бризантные (дробящие) ВВ; 3. метательные ВВ, или пороха, и ракетные топлива; 4. пиротехнические составы. Инициирующие ВВ применяются для возбуждения в других ВВ взрывного превращения в виде горения или детонации. Поэтому их используют для снаряжения средств инициирования: капсюлей-детонаторов, капсюлей-воспламенителей и др. Важнейшими представителями ИВВ являются однородные вещества: гремучая ртуть, азид свинца, ТНРС. Однородные ИВВ применяются в качестве добавок при изготовлении ударных, накольных, воспламенительных и прочих составов (смесей). ИВВ очень чувствительны к тепловым и механическим внешним воздействиям. Бризантные ВВ служат для целей дробления и разрушения. Применяются в качестве зарядов в инженерных и других боеприпасах. Они сравнительно мало чувствительны к внешним воздействиям (удару, трению, тепловому воздействию, прострелу пулей) и для возбуждения в них взрывного превращения применяются ИВВ. Поэтому, иногда инициирующие ВВ называют первичными, а бризантные - вторичными. Основной вид взрывного превращения БВВ - детонация. Бризантные ВВ могут представлять собой химические соединения: тротил, гексоген, тэн, тетрил и др. и их смеси (сплавы), к которым относятся МС, ПВВ, ТГ, ЭВВ-11 и ряд других. индивидуальные Применение ВВ не смесей всегда и сплавов удовлетворяют вызвано тем, техническим что и технологическим требованиям, предъявляемым к БВВ. Кроме того, применение сплавов и смесей расширяет сырьевую базу БВВ. 11 Метательные ВВ используются как источники энергии для совершения работы метания тел (снаряда или пули, корпуса мины - ОЗМ-72 и др.), а также для изготовления огнепроводного шнура, замедлителей, воспламенителей, в зарядах реактивных двигателей. Основной вид взрывного превращения - горение. Однако, в больших количествах при хорошей забивке и мощном дополнительном детонаторе (несколько кг БВВ) метательные ВВ могут детонировать. К метательным ВВ относятся пороха и ракетные топлива на основе нитроцеллюлозы. Дымный порох применяется для изготовления замедлителей, огнепроводных шнуров, вышибных зарядов. Дымный порох это механическая смесь горючего, окислителя и цементатора. Средний состав дымного пороха - 75 % селитры (калиевой, натриевой), 15 % древесного угля (горючее), 10 % серы (цементатор). Основу всех бездымных порохов составляют нитраты целлюлозы, содержащей 12...13 % азота, которые пластифицируются растворителями. В зависимости от летучести (способности испаряться) растворителя различают следующие виды порохов: 1. Нитроцеллюлозные пороха на летучем растворителе (спиртоэфирная смесь), который в процессе производства почти целиком удаляется из пороха. Для изготовления этих порохов применяется пироксилин, поэтому их называют пироксилиновыми. 2. Нитроцеллюлозные пороха на труднолетучем или нелетучем растворителе, полностью остающемся в порохе. Для изготовления применяют коллоксилин, а в качестве растворителя - жидкие БВВ нитроглицерин или нитродигликоль. Такие пороха называют нитроглицериновые, нитродигликолевые или баллистами. 3. Нитроцеллюлозные пороха, изготовленные на смешанном растворителе или кордиды. Бездымные пороха производят в зависимости от назначения в виде тонких пластин или лент, одноканальных (порох постоянного горения), 12 многоканальных трубок (прогрессивного горения), в виде различных фигурных элементов (дегрессивного горения). Плотность - 1560...1600 кг/м3. Бездымные пороха применяются в стрелковых и артиллерийских боеприпасах, в реактивных двигателях. Пиротехнические составы - это механические смеси неорганического окислителя с органическими, металлическими горючими и цементаторами (регулирующими добавками), дающие при горении световые, тепловые, дымовые, звуковые и реактивные эффекты. Основным видом их взрывного превращения является горение, но при известных условиях они способны к детонации и обладают сравнительно высокой чувствительностью к внешним воздействиям. Применяются для получения соответствующего пиротехнического эффекта (сигнального, осветительного, трассирующего, зажигательного и др.). 13 4. ХАРАКТЕРИСТИКИ И СВОЙСТВА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ К основным характеристикам ВВ относятся: - плотность ВВ - 0, кг/м3; - удельная энергия взрывного превращения - Q0, Дж/кг (ккал/кг); - скорость детонации - DД, м/с; - бризантность, мм; - фугасность, см3; - физическая стойкость; - химическая стойкость. - Кроме того, в расчетах применяются такие характеристики как: - удельный объем образовавшихся при взрыве газов - V, м3/кг; - температура взрыва – T (К, 0C). Плотность ВВ - одна из основных характеристик. Плотность ВВ в значительной мере влияет на скорость детонации и, следовательно, на объем заряда и его бризантное действие. Удельная энергия взрывного превращения - одна из основных характеристик ВВ, рассчитывается теоретически на основе реакций взрывного превращения или определяется опытным путем при помощи специальной калориметрической установки, внутри которой взрывается (сжигается) определенное количество ВВ. По изменению температуры, зная массу и теплоемкость материала установки, а также массу испытуемого ВВ, вычисляют Q0. Скорость детонации - является одной из важных характеристик ВВ. Она определяет давление продуктов взрыва до начала их разлета. Чем выше скорость детонации, тем больше мощность взрыва и его местное действие. Скорость детонации зависит от химической природы ВВ, наличия в нем примесей (добавок) и от диаметра заряда. Скорость детонации определяется опытным путем. Один из наиболее простых методов - метод Дотриша, основанный на сравнении известной скорости детонации детонирующего шнура со скоростью детонации испытуемого заряда (РПР-69, с.375). 14 Если уменьшать поперечное сечение заряда, то при определенном для каждого ВВ диаметре удлиненного заряда распространение взрыва по заряду станет невозможным. Такой диаметр заряда называется критическим. Плоский заряд может быть взорван, если его толщина больше критической. Критический диаметр и критическая толщина зависят от условий взрывания: они максимальны, если заряды взрываются в свободном пространстве и не имеют оболочек. При наличии оболочек или при расположении плоского заряда на плоской преграде, где боковой разлет затруднен или ограничен, критические размеры могут оказаться меньшими. Для ВВ используемых в инженерных боеприпасах скорость детонации находится в пределах 6600-8450 м/с Выделяющаяся при взрывном превращении энергия преобразуется в механическую работу которую совершают газообразные продукты взрыва (ПВ) в процессе своего расширения Механическая работа взрыва условно разделяется на две формы: бризантную и фугасную Бризантная форма работы взрыва - способность ВВ к местному разрушительному действию которое является результатом резкого удара ПВ по окружающей среде Бризантное действие проявляется на близком расстоянии от заряда и в очень коротком интервале времени (10 -510-6 с) Для оценки бризантности на свинцовый столбик диаметром 40 мм и высотой 60 мм через стальной диск устанавливают цилиндрический заряд ВВ массой 25 грамм (проба Гесса) При взрыве заряда свинцовый столбик деформируется Разность между высотой столбика до и после взрыва принята в качестве меры бризантности Фугасное действие взрыва характеризуется работой которую могут совершить ПВ при расширении Фугасное действие взрыва определяется в первую очередь удельной энергией взрывного превращения Фугасное действие взрыва характеризуется расширением стандартной свинцовой бомбы и выражается в кубических сантиметрах Диаметр бомбы и 15 высота ее составляет 200 мм В центре бомбы высверливается гнездо диаметром 25 мм и глубиной 125 мм В гнезде размещается заряд ВВ массой 10 грамм в бумажной оболочке вместе с детонатором а свободное пространство засыпают кварцевым песком Под действием взрыва бомба пластически деформируясь раздувается Разность объемов до и после взрыва принята в качестве меры фугасности испытуемого ВВ Фугасное действие взрыва зависит от скорости детонации и объема выделившихся при взрыве газов. Чем больше выделяется газов при взрыве, тем выше в общем случае фугасное действие взрыва. При любом взрывном превращении происходят восстановительные и окислительно-восстановительные реакции, т.е. за счет кислорода содержащегося в молекуле взрывчатого вещества или в веществе одного из его компонентов, окисляются горючие компоненты с образованием газообразных продуктов: паров воды H2O, газов СО2 и СО, обладающих максимальным экзотермическим эффектом. В составе взрывчатого вещества (индивидуального или смесевого) может быть разное количество кислорода: избыточное, достаточное или недостаточное для полного окисления водорода и углерода соответственно до H2O и СО2. В первом случае говорят, что взрывчатое вещество обладает положительным кислородным балансом, во втором – нулевым и в третьем – отрицательным кислородным балансом. Тротил, гексоген, тэн, тетрил имеют отрицательный, аммиачная селитра и нитроглицерин – положительный, а нитрогликоль - нулевой кислородный баланс. В смесях стремятся получить ВВ, кислородный баланс которого будет близок к нулевому. В этом случае, как следует из сказанного выше, достигается максимальный экзотермический эффект, а удельная энергия взрывного превращения Q0 достигает максимума. Обычно же кислородный баланс в смесевом ВВ либо несколько положительный, либо несколько 16 отрицательный, в зависимости от того, в какую сторону от теоретического отклоняются практически происходящие экзотермические реакции. Во всяком случае, состав смесевого ВВ подбирают так, чтобы достичь максимального значения удельной энергии взрывного превращения Q0. В целях повышения энергетического запаса ВВ в них вводят алюминий в виде порошка или пудры При этом дополнительная энергия выделяется в результате вторичных реакций окисления алюминия кислородосодержащими продуктами первичного разложения ВВ (СО и НО) Введение алюминия приводит к некоторому снижению параметров детонации так как реакции взаимодействия происходят на стадии расширения продуктов детонации а в самой детонационной волне алюминий ведет себя как инертный материал Таким образом добавки алюминия усиливают фугасные формы работы взрыва и снижают бризантные Температура взрыва характеризует экзотермичность реакции взрывного превращения, давление, под которым будут находиться продукты реакции в момент взрыва, а также работу, которую могут совершить продукты взрыва при их охлаждении до температуры окружающей среды. Температура взрыва из-за скорости протекания процесса рассчитывается теоретически. Для большинства ВВ она находится в пределах 3500...5000О С. Физической стойкостью взрывчатых веществ называют свойство вещества сохранять свои первоначальные физические характеристики (плотность, состав, структуру) в течение заданного срока. Химической стойкостью называется свойство взрывчатого вещества не претерпевать в условиях хранения, транспортировки и боевого применения химических превращений, которые могли бы привести к изменению химических свойств ВВ и самовоспламенению. Одной из важнейших характеристик определяющих безопасность обращения с ВВ, является его чувствительность к удару Испытания по оценке чувствительности ВВ к удару проводятся на специальном приборе в 17 котором груз массой 10 килограммов сбрасывается с высоты 0,25 метра на заряд ВВ массой 01 грамма Чувствительность к удару оценивается в процентном отношении числа взрывов к общему числу испытаний Это качественная оценка чувствительности ВВ, характеризующая безопасность обращения с ним. Ряд ВВ по чувствительности к удару представлен в табл. 11 Таблица 11 Ряд ВВ по чувствительности к удару № п/п Взрывчатое вещество Чувствительность к удару % 1. Тротил 4–8 2. ТГА-16 13 3. ПВВ-4, МС, ЭВВ-11 20 4. А-lX-l 24 5. ТГ-50 32 6. ТГ-40, ПВВ-5А, ПВВ-12с, ВС-6Д 36 7. ПВВ-7 44 8. А-lX-2 76 9. ТЭН 100 Для снаряжения инженерных боеприпасов широкое применение находят тротил и флегматизированный гексоген Тротил обладает низкой чувствительностью к механическому действию что определяет безопасность обращения с ним Гексоген значительно превосходит тротил по скорости детонации и удельной энергии взрывного превращения Однако применение гексогена ограничено его высокой чувствительностью к механическому воздействию (чувствительность к удару – 70…90 ) Флегматизация гексогена приводит к снижению чувствительности с сохранением высоких энергетических показателей Гексоген флегматизируют тротилом (МС ТГА16 смеси ТГ) или инертными добавками (составы типа ПВВ А-lX-l) 18 4.1 ИНИЦИИРУЮЩИЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА (ИВВ) Инициирующие ВВ отличаются от других групп ВВ тем, что они горят неустойчиво и при поджигании их горение практически мгновенно переходит во взрыв и детонацию. Было установлено, что даже при малых давлениях ИВВ горят с большой скоростью, которая резко возрастает с увеличением давления до значений, при которых горение становится неустойчивым. Однако это не единственная возможная причина неустойчивого горения ИВВ. ИВВ характеризуются большой скоростью полного горения, что обусловливает достижение высокой температуры продуктов сгорания; вследствие этого новые слои ИВВ легко воспламеняются и повышается массовая скорость горения. При наличии значительной пористости пламя легко проникает вглубь, что сопровождается резким увеличением поверхности горения, а, следовательно, и увеличением его скорости, которая быстро становится больше предела, при котором еще возможно устойчивое горение. Повышение массовой скорости горения приводит к быстрому переходу горения во взрыв, а взрыва - в детонацию. Под действием начального импульса на взрывчатое вещество скорость возникающего при этом превращения достигает своего предельного для данных условий значения не сразу, а лишь спустя некоторый промежуток времени. Нарастание скорости детонации до максимума происходит не мгновенно, а на каком-то расстояния от точки инициирования. Толщину этого слоя ВВ, на котором скорость детонации достигает своего максимального значения, называют участком разгона детонации. Помимо короткого участка разгона инициирующие ВВ должны обладать вторичных бризантностью, взрывчатых достаточной веществ. для возбуждения Инициирующие ВВ детонации принято характеризовать инициирующей способностью, под которой понимается то количество ИВВ, которое вызывает надежную детонацию бризантных ВВ. 19 Самая высокая инициирующая способность у азида свинца – по гексогену она равна 0,03 г. Известно очень большое число инициирующих ВВ, однако лишь некоторые из них нашли практическое применение. Ниже будут рассмотрены важнейшие из этих веществ: гремучая ртуть, азид свинца, тринитрорезорцинат свинца (ТНРС), тетразен. Гремучая ртуть. Гремучую ртуть Нg(ONC)2 получают растворением металлической ртути в азотной кислоте и добавлением полученного раствора к этиловому спирту. Гремучая ртуть - белый или серый кристаллический порошок с плотностью 4,31 г/см3. Плотность запрессованной гремучей ртути - 3,0…4,0 г/см3. Она легко взрывается от незначительного удара. Вода уменьшает чувствительность гремучей ртути к механическим воздействиям и другим видам начального импульса. При содержании 30 % воды она не загорается от луча огня. В связи с этим гремучую ртуть обычно хранят под водой. Температура вспышки гремучей ртути 173—180 °С. Скорость детонации 5600 м/с при максимальной плотности. Гремучая ртуть в присутствии влаги энергично взаимодействует с алюминием. Поэтому алюминиевая оболочка разрушается, а за счет теплоты реакции может возникнуть взрыв. Составы, содержащие гремучую ртуть, не должны соприкасаться с алюминиевой оболочкой. В присутствии влаги гремучая ртуть реагирует, правда очень медленно, и с медью, причем образуется весьма чувствительная гремучая медь. Чтобы избежать этого, медные оболочки защищают лакировкой. С никелем гремучая ртуть практически не взаимодействует. Гремучую ртуть применяют для изготовления ударных и накольных составов, для снаряжения капсюлей-воспламенителей и капсюлей- детонаторов. Ввиду высокой чувствительности гремучую ртуть, как и другие инициирующие ВВ, перевозят только в виде готовых изделий (капсюлей). 20 Азид свинца. Азид свинца Рb(Nз)2 получают реакцией обменного разложения азида натрия с азотнокислым свинцом, смешивая водные растворы этих солей: 2 Nа N 3 + Р b ( N О 3 ) 2 = Р b ( N 3 ) 2 + 2 N а N О 3 Азид свинца осаждается в виде мелкокристаллического, несыпучего и потому не пригодного для снаряжения (дозировки) порошка. Поэтому в азид свинца вводят небольшое количество парафина, декстрина или другого склеивающего вещества (которое одновременно является флегматизатором) и гранулируют. Гранулы сушат и сортируют для удаления крупных комков и пыли. Плотность кристаллов азида свинца - 4,73 г/см3, прессованного – 3…3,5 г/см3. Температура вспышки, по Авакяну, составляет 613 К (340 °С). Скорость детонации при плотности 4,0 г/см3 равна 5100 м/с. Азид свинца недостаточно чувствителен к лучу пламени, наколу и реагирует с влагой воздуха, образуя окисную пленку, ухудшающую чувствительность к внешним воздействиям. Чтобы обеспечить безотказную детонацию от накола жала или луча пламени и исключить образование пленки в азидных капсюлях-детонаторах поверх слоя азида свинца запрессовывают специальные воспламенительные составы более чувствительные к соответствующему импульсу, обычно ТНРС. Азид свинца при увлажнении не теряет чувствительности к механическим воздействиям. Он легко взаимодействует с медью, особенно в присутствии влаги и углекислоты; при этом образуются очень чувствительные к механическим воздействиям соли меди. С алюминием азид свинца не взаимодействует, поэтому его прессуют в алюминиевые оболочки, но не в медные или мельхиоровые. По сравнению с гремучей ртутью азид свинца имеет ряд важных преимуществ: 21 его инициирующее действие значительно больше, поэтому количество азида свинца в капсюлях-детонаторах в 2—2,5 раза меньше, чем количество гремучей ртути; он менее чувствителен к сотрясениям, что особенно важно для применения в артиллерийских капсюлях-детонаторах; для получения азида свинца не нужны дефицитные или дорогие материалы, тогда как для производства гремучей ртути требуется дорогая ртуть. Тринитрорезорцинат свинца (ТНРС) . ТНРС - С6 Н (О2 Рb) (NО2)3 Н2О получают при взаимодействии натриевой соли стифниновой кислоты с азотнокислым свинцом в водном растворе. ТНРС кристаллизуется с одной молекулой воды. Плотность ТНРС 3,08 г/см3, плотность запрессованного составляет 2,9 г/см3, цвет желтый. Температура вспышки 275° С. Чувствителен к пламени; при воспламенении дает мощный луч огня. Чувствительность к удару меньше, чем у азида свинца. Применяется для воспламенения азида свинца в капсюляхдетонаторах, а также в ударных составах для снаряжения капсюлейвоспламенителей. Тетразен С 2 Н 8 ОN 1 0 представляет собой мелкокристаллический порошок с желтоватым отливом; плотность равна 1,65 г/см3; в воде практически нерастворим и мало гигроскопичен. Температура вспышки около 140 °С. Бризантность тетразена мала; он не обладает достаточной инициирующей способностью для возбуждения детонации вторичных ВВ. По чувствительности к трению и удару близок к гремучей ртути. Примесь 2…3% тетразена к азиду свинца резко повышает чувствительность последнего к наколу. Тетразен применяют также в смеси с ТНРС в ударных составах капсюлей-воспламенителей и накольных составах капсюлей-детонаторов. Он играет здесь роль сенсибилизатора ТНРС. 22 Ударные составы на основе тетразена имеют низкую бризантность, капсюли-воспламенители с такими составами не разрушают своим взрывом пороховые замедлители. Газообразные продукты взрыва тетразена содержат большое количество аммиака, который нейтрализует кислые продукты взрыва ударных составов, являющиеся причиной коррозии канала ствола стрелкового оружия. Поэтому тетразен применяют для изготовления некорродирующих воспламенителей. составов некоторых патронных капсюлей- 23 4.2 БРИЗАНТНЫЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА Тротил (тринитротолуол, тол, ТНТ). Тротил С6Н2СН3(NО2)3 получают обработкой толуола смесью серной и азотной кислот. По внешнему виду тротил представляет собой светло-желтое и, в зависимости от технологии, кристаллическое, чешуйчатое или гранулированное вещество. Температура плавления очищенного продукта 80,6 °С. При наличии примесей, в основном асимметричных нитротолуолов, температура плавления снижается до 75 - 77 °С. Примеси образуют с тротилом многокомпонентные эвтектические сплавы, имеющие маслообразный вид, вследствие чего их называют тротиловым маслом. Плотность монокристалла тротила 1,663 г/см3, гравиметрическая плотность 0,5 - 0,85 г/см3. Гигроскопичность около 0,05 %, растворимость в воде низкая - 0,15 % при 100 °С, что является благоприятным свойством. Тротил токсичен, предельно допустимая концентрация 0,001 мг/л, он поражает дыхательные пути, пищеварительный тракт. При длительном воздействии вызывает слабость, головокружение, дерматиты кожи, гепатит. Очищенный тротил представляет собой физически и химически стойкое вещество, достаточно безопасное в обращении. Чувствительность к трению 300 МПа, с кварцевым песком — 190 МПа. Ударно-волновая чувствительность 0,7 ГПа. Температура вспышки 290 °С, температура взрыва – 2820 °С. Восприимчивость к детонации удовлетворительная: предельный инициирующий заряд азида свинца 0,1 г, гремучей ртути – 0,38 г. Термостойкость тротила 215 °С. Эту температуру выдерживает тротил в течение 4 часов 40 минут, а температуру 225 °С — соответственно 2 часов 30 минут. Скорость детонации при плотности (ρ0) составляет: ρ0 = 1,55 г/см3 - 6200 м/с; ρ0 = 1,60 г/см3 - 6900-7000 м/с; ρ0 = 1,62 г/см3 - 6800-7000 м/с; Гарантийный срок хранения в складских условиях - десятки лет. 24 Объем продуктов взрыва – 0,75 – 0,87 м3 /кг. Критический диаметр детонации (Dкр) прессованного тротила составляет 8 - 10 мм. С увеличением плотности скорость детонации увеличивается, а чувствительность к детонации снижается. Удельная энергия взрывного превращения превращения тротила 4,2 МДж/кг. принята за Удельная эталон и энергия используется взрывного во всех теоретических расчетах. Другие ВВ приводятся к тротилу по зависимости КТ Q0 QТ (1.2) Тротил в чистом виде или в смеси с гексогеном (смеси ТГ) широко применяется в различных инженерных боеприпасах. Гексоген (В США – циклотриметилентринитрамин Химическое RDX). С3Н6 О6N6 . По название внешнему – виду представляет собой белое вещество с плотностью монокристалла 1,816 г/см3 и насыпной 0,8 - 0,9 г/см3. При прессовании достигается плотность 1,73 г/см3. Гексоген получают нитрацией уротропина азотной кислотой. Гексоген практически не гигроскопичен. Температура плавления 204 - 205 °С. Технический продукт плавится при температуре 202 °С, при плавлении разлагается. Он весьма ядовит, предельно допустимая концентрация 0,001 мг/л; поражает центральную нервную систему, главным образом головной мозг, вызывает нарушения кровообращения и малокровие. Гексоген характеризуется высокой чувствительностью к механическим воздействиям: к удару (70...90 %) - нижний предел - 70 мм, трению без кварцевого песка 150 МПа. С целью снижения чувствительности гексоген флегматизируют воскоподобными веществами. Температура вспышки 220 - 230 °С. На открытом воздухе он сгорает ярким белым пламенем без остатка, при быстром нагревании разлагается со взрывом. Критический диаметр детонации 1 - 1,5 мм. Гексоген характеризуется высокой чувствительностью к удару. С увеличением 25 плотности скорость детонации повышается. Температуру 185 °С выдерживает в течение 2,5 ч. Молекулярная масса 222 г/моль, кислородный баланс - 21,6 %; работоспособность в свинцовой бомбе 480 см3, давление детонации 34,7 35,4 ГПа. Температура взрыва - 3380°С. Удельная энергия взрывного превращения при плотности ρ0= 1800 кг/м3 - 5,9 МДж/кг; ρ0 = 1000 кг/м3 - 5,3 МДж/кг. Скорость детонации при плотности: ρ0 =1700 кг/м3 – 8600 м/с; ρ0 =1650 кг/м3 – 8330 м/с. Гарантийный срок хранения в складских условиях - 20 лет. Гексоген применяют в сплавах с тротилом, также в пластичных ВВ типа гексопластов, в эластичных, детонирующих шнурах. На его основе изготавливают ВВ АIX-1, А-IX-2. Тэн. По внешнему виду белое кристаллическое вещество с температурой плавления 141,3 °С и плотностью 1,77 г/см3, плохо прессуется. Прессованием можно достичь плотности 1,6 г/см3. Размер частиц 10 - 830 мкм. Получают его нитрацией пентаэритрита азотной кислотой. Тэн не гигроскопичен, растворимость его в воде при 19 °С - 0,01 %, а при 100 °С - 0,035 %. Кислородный баланс - 10,1 %. Температура плавления 141,6 °С. Температура продуктов взрыва 4500 °С. Энергия взрывного превращения 5,68 - 5,85 МДж/кг. Объем продуктов взрыва - 0,79 м3/кг. Скорость детонации при ρ0 =1620 кг/м3 – 7913 м/с; ρ0 =1730 кг/м3 - 8350 м/с. Фугасность 450 – 480 см3, бризантность по Гессу 24 мм. Критический диаметр детонации - 1- 1,5 мм. Чувствительность к удару 100 %. Гарантийный срок хранения в складских условиях - 20 лет. Тэн - токсичное вещество, вызывает раздражение верхних дыхательных путей, покраснение слизистых оболочек и кожи; при попадании в легкие вызывает расширение кровеносных сосудов. Тэн химически стоек, более чувствителен к механическим воздействиям, чем гексоген. Чувствительность к инициирующему импульсу: 26 масса предельного инициирующего заряда гремучей ртути 0,17 г., азида свинца - 0,03 г. Температура вспышки 205 - 225 °С. Чистый и флегматизированный тэн используется для снаряжения средств инициирования и детонирующих шнуров, для прессованных дополнительных детонаторов, а также в эластичных ВВ. Тетрил. Представляет собой однородный, сыпучий, негигроскопичный кристаллический порошок от светло-желтого до темножелтого цвета. Эмпирическая формула С7Н5О8N5. Кислородный баланс – 47,4 %. Удельная энергия - 3,49 МДж/кг. Объем продуктов взрыва 0,74 - 1,09 м3/кг. Скорость детонации при ρ0 = 1640кг/м3 - 7460 м/с; ρ0 =1668 кг/м3 - 7700 м/с; ρ0 =1679 кг/м3 – 7800 м/с; ρ0=1680 кг/м3 - 7750 м/с. Фугасность - 340 см3; бризантность по Гессу 22 мм. Чувствительность к удару - 48-60 %. Сильно токсичное взрывчатое вещество. Гарантийный срок хранения в складских условиях - 20 лет. Температура вспышки 185 – 220 °С. Температура взрыва – 3370 °С. Энергия взрывного превращения 4,51 МДж/кг. Состав ТГ–50. Представляет собой сплав, содержащий 50 % тротила и 50 % гексогена. Состав ТГ-50 - однородная негигроскопичная масса от светло-желтого до темно-желтого цвета. Температура вспышки - 226°С. Плотность сплава 1640-1680 кг/м3. Гарантийный срок хранения в изделиях в складских условиях - 15 лет. Энергия взрывного превращения 4,2 - 4,68 МДж/кг. Объем продуктов взрыва 0,9 м3/кг. Скорость детонации 7650-7800 м/с. Фугасность 370 – 450 см3. Бризантность - 20 мм. Чувствительность к удару - 32 %. Состав ТГ– 40. Представляет собой сплав, содержащий 40 % тротила и 60 % гексогена. Состав ТГ-40 - однородная негигроскопическая масса от светло-желтого до темно-желтого цвета. Температура вспышки 225°- 260°С. Плотность сплава 1650 - 1680 кг/м3. Гарантийный срок хранения в изделиях в складских условиях - 15 лет. Энергия взрывного превращения 4,27 - 4,9 МДж/кг. Объем продуктов взрыва 27 - 0,9 м3 /кг. Скорость детонации при ρ0 = 1640 - 1660 кг/м3 - 7660-7670 м/с; ρ0 = 1680 кг/м3 - 7750 м/с. Фугасность- 350-430 см3. Бризантность - 22,5 мм. Чувствительность к удару - 36 %. Смесь М С («морская смесь»). Представляет собой смесь, содержащую 19 % тротила, 57 % гексогена, 17 % алюминиевого порошка, 7 % флегматизатора. По внешнему виду - однородная негигроскопическая масса светло-коричневого цвета с оранжевым оттенком и отдельными серебристыми блестками алюминиевого порошка. Температура вспышки – 210 ° С, гарантийный срок хранения в складских условиях - 20 лет. Удельная энергия взрывного превращения – 5,72 - 6,1 МДж/кг. Объем продуктов взрыва - 0,73 - 0,77 м3/кг. Скорость детонации при: ρ0 = 1680 кг/м3 - 7500 - 7600 м/с; ρ0 = 1690 кг/м3 - 7500 м/с; ρ0 = 1700 кг/м3 - 7600 м/с. Бризантностъ - 18-22 мм. Чувствительность к удару – 20 %. Состав ТГА–16. Представляет собой плавленую механическую смесь, содержащую 60 % тротила, 24 % гексогена, 13 % алюминиевого порошка, 3 % алюминиевой пудры. Состав ТГА-16 по внешнему виду - однородная негигроскопичная масса серого цвета. Плотность сплава - 1670 - 1600 кг/м3. Температура вспышки – 325 ° С. Температура взрыва – 4500 ° С. Гарантийный срок хранения - десятки лет. Энергия взрывного превращения 5,68 - 5,85 МДж/кг. Объем продуктов взрыва - 0,65 м3/кг. Скорость детонации при плотности ρ0 = 1650 кг/м3 - 6570 м/с; ρ0 = 1700 кг/м3 - 7000 м/с. Фугасность - 430 см3. Бризантностъ – 18 - 20 мм. Чувствительность к удару - 13 %. Состав ПВВ–4. Представляет собой пластичное взрывчатое вещество, содержащее 78 % гексогена и 22% инертной связки. Состав ПВВ-4 по внешнему виду однородная негигроскопичная масса от кремового до светло-коричневого цвета. Температура вспышки 230°С. Удельная энергия взрывного превращения 3,84 МДж/кг, удельный объем продуктов взрыва - 0,82 м3/кг. 28 Скорость детонации при плотности 1400 кг/м3 составляет 7000 м/с. Фугасностъ 290 см3, бризантность - 20 мм. Критический диаметр детонации 6 мм. Чувствительность к удару 20 %. Гарантийный срок хранения в складских условиях - 10 лет. Состав ПВВ-5А. Представляет собой пластичное ВВ и содержит 85 % гексогена и 15 % инертной связки. Состав ПВВ-5А - однородная, негигроскопичная, пластичная масса от белого до кремового цвета, сохраняет пластичность при температуре от - 40 до + 50 0С. Температура вспышки 230 °С. Удельная энергия взрывного превращения 4,6 МДж/кг. Удельный объем продуктов взрыва 0,85 м3/кг. Скорость детонации при плотности 1400 кг/м3 составляет 7400 м/с. Фугасность - 330 см3, бризантность - 20 мм. Критический диаметр детонации - 5-6 мм. Чувствительность к удару 33 %. Гарантийный срок хранения в складских условиях – 10 лет. Состав ПВВ-7. Представляет собой пластичное ВВ и содержит 71% гексогена, 17% алюминиевого порошка и 12 % инертной связки. По внешнему виду однородная негигроскопичная пластичная масса серого цвета. Температура вспышки 230 0 С. Удельная энергия взрывного превращения 6,27 МДж/кг; удельный объем продуктов взрыва - 0,84 м3 /кг. Скорость детонации при плотности 1520 кг/м3 составляет 6500 м/с. Фугасность - 480 см3, бризантность – 20 мм. Критический диаметр детонации – 6 мм, чувствительность к удару 44 %. Гарантийный срок хранения в складских условиях - 10 лет. Состав ПВВ-12с. Представляет собой морозостойкое пластичное вещество, содержащее 85 % гексогена и 15 % инертной связки. Состав ПВВ-12с - однородная пластичная масса от белого до кремового цвета, сохраняет пластичность от -50 до +50 °С. Температура вспышки - 300 °С, удельная энергия взрывного превращения - 4,57 МДж/кг, удельный объем продуктов взрыва - 0,8 м3/кг. Скорость детонации при плотности 1500 кг/м3 составляет 7760 м/с. Критический диаметр детонации - 8 мм, фугасность - 29 335 см3. Чувствительность к удару – 20 - 36 %. Гарантийный срок хранения в складских условиях составляет 10 лет. Состав А-IX–I . Представляет собой флегматизированный гексоген и содержит 95 % гексогена и 5 % флегматизатора. Состав А-IХ-1 - однородное, порошкообразное, негигроскопичное сыпучее вещество оранжевого цвета. Температура вспышки - 200 °С. Удельная энергия взрывного превращения - 4,8 - 5,22 МДж/кг, удельный объем продуктов взрыва - 0,97 м3/кг. Фугасность - 420 - 450 см3, бризантность - 23 мм. Скорость детонации при плотности 1680 кг/см3 составляет 8450 м/с. Критический диаметр детонации - 3 мм. Чувствительность к удару - 24 %. Гарантийный срок хранения - 15 лет. Состав А–IХ–2. содержащую 80 % Представляет собой механическую смесь, А-IХ-1 и 20 % алюминиевой пудры. Состав А-IХ-2 однородное сыпучее негигроскопичное вещество серо-стального цвета. Плотность состава - 1650 - 1750 кг/м3. Температура взрыва 5000 о С, температура вспышки – 207 °С. Удельная энергия взрывного превращения 6,35 - 6,48 МДж/кг. Удельный объем продуктов взрыва - 0,75 м3/кг. Скорость детонации при плотности: ρ0 = 1800 кг/м3 - 8400 м/с; ρ0 = 1730 кг/м3 - 8000 м/с; ρ0 = 1700 кг/м3 - 7900 м/с. Состав ЭВВ-11. Представляет собой эластичное ВВ, которое содержит 80 % гексогена и 20 % инертной связки. Состав ЭВВ-11 по внешнему виду однородная негигроскопичная эластичная масса белого цвета. Температура вспышка 230 °С. Удельная энергия взрывного превращения - 4,5 МДж/кг, удельный объем продуктов взрыва - 0,88 м3/ кг. Скорость детонации при плотности 1400 кг/м3 составляет 7450 м/с. Критический диаметр детонации - 6 мм. Бризантность - 18 мм. Чувствительность к удару - 20 %. Гарантийный срок хранения в складских условиях - 5 лет. 30 Состав ВС–6Д. По внешнему виду маслянистая жидкость от светложелтого до темно-желтого цвета. Негигроскопична, нерастворима в воде. Не затвердевает при температуре – 50 °С. Температура вспышки - 225 °С. Удельная энергия взрывного превращения - 5 МДж/кг. Скорость детонации при плотности 1530 кг/м3 составляет 7150 м/с. Фугасность - 380 см3, бризантностъ - 20 мм. Чувствительность к удару - 32-36 %. Гарантийный срок хранения в складских условиях – 15 лет. С м е с ь ТМ . Представляет собой смесь, содержащую тротила - 35 ± 5 %, А-IX-1 – 43 ± 4 %, алюминиевой пудры или порошка – 22 ± 5 %. По внешнему виду однородная масса серебристого цвета с буроватым оттенком. Чувствительность к удару по стандартной пробе – 44 – 48 %. Гарантийный срок хранения – не менее 20 лет. Гекфол - 5 (А-IX-10). Представляет собой флегматизированный гексоген и содержит 93,5…95 % гексогена и 5…6,5 % флегматизатора, в состав которого входят: 98 % оксизина и 2 % красителя жирорастворимого оранжевого или краплака. Состав Гекфол-5 однородный, негигроскопичный, рассыпчатый порошок оранжевого или сиреневого цвета. Физические и физико-химические свойства: плотность состава 1,62…1,66 г/см3; ТВСП – 220 О С. Химическая стойкость по манометрической пробе на АУКС при температуре 110 Термостойкость при t = 170 – О О С за 24 часа – 22 мм ртутного столба. С – 5,5 часов. Гарантийный срок хранения в заводских условиях – 20 лет. Взрывные свойства: QО – 5,1 МДж/кг; Д при ρ = 1,64 г/см3 = 8310 км/сек; фугасность – 430 см3; бризантность по Касту – 4,24 мм; критический диаметр детонации – 3,3 мм; чувствительность к механическим воздействиям к удару по стандартной пробе – 20…24 %. Гекфол – 5 – токсичное вещество. При попадании в организм возможно отравление. 31 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. М., «Машиностроение», 1972 г., - 208 с. 2. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. М., «Недра», 1988 г., - 360 с. 3. Забегаев С.К., Савченко Н.Н. Средства устройства и преодоления минно-взрывных заграждений. Учебное пособие по материальной части и применению. Издание второе. М., ВИУ, 2002 г., - 276 с. 4. Кутузов Б.Н., Галаджий Ф.М, Давыдов С.А. и др. Безопасность взрывных работ в промышленности. М., «Недра», 1977 г., - 344 с. 5. Покровский Г.И. Взрыв. Издание четвертое, переработанное и дополненное. М., «Недра», 1988 г., - 190 с. 6. Руководство по подрывным работам. МО СССР. М., Воениздат, 1969 г., - 464 с. 32 Для заметок 33 Для заметок 34
